本發(fā)明涉及橋梁測量，特別涉及一種基于虛擬仿真與無人機(jī)自主飛行的橋梁線形測量方法、裝置、設(shè)備及介質(zhì)。
背景技術(shù)：
1、當(dāng)前，傳統(tǒng)的橋梁線形測量設(shè)備，包括全站儀和水準(zhǔn)儀，雖然可以完成橋梁線形的測量，但操作相對繁瑣，需要搬站、設(shè)站等操作，測量過程麻煩，測量時間長；另外水準(zhǔn)儀和全站儀的購置和維護(hù)成本相對較高，需要昂貴的儀器設(shè)備以及專業(yè)維護(hù)人員；而且在復(fù)雜的施工現(xiàn)場，操作人員可能需要進(jìn)行高空、懸崖等危險環(huán)境中的測量工作，增加了操作的安全風(fēng)險。
2、綜上，如何降低橋梁線形測量風(fēng)險和難度是當(dāng)前接待解決的問題。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種基于虛擬仿真與無人機(jī)自主飛行的橋梁線形測量方法、裝置、設(shè)備及介質(zhì)，能夠降低橋梁線形測量風(fēng)險和難度，其具體方案如下：
2、第一方面，本申請公開了一種基于虛擬仿真與無人機(jī)自主飛行的橋梁線形測量方法，應(yīng)用于橋梁線形測量系統(tǒng)，所述方法包括：
3、獲取基于初始橋梁圖像構(gòu)建的橋梁仿真環(huán)境；所述初始橋梁圖像為無人機(jī)基于無人機(jī)自主規(guī)劃的初始飛行路徑拍攝的橋梁圖像；
4、基于所述橋梁仿真環(huán)境生成最優(yōu)航拍路徑以得到航拍路徑文件；所述航拍路徑文件包含每個航點的經(jīng)緯度和高度信息；
5、獲取無人機(jī)基于所述航拍路徑文件拍攝得到的目標(biāo)橋梁圖像，并基于所述目標(biāo)橋梁圖像生成橋梁的目標(biāo)三維模型；
6、利用平面擬合技術(shù)并根據(jù)所述目標(biāo)三維模型量化橋梁豎向起伏，并確定量化后數(shù)據(jù)與橋梁設(shè)計數(shù)據(jù)之間的豎向偏差。
7、可選的，所述基于所述橋梁仿真環(huán)境生成最優(yōu)航拍路徑以得到航拍路徑文件，包括：
8、基于所述橋梁仿真環(huán)境構(gòu)建空間模型；
9、基于預(yù)定拍攝區(qū)域確定出所述空間模型中的飛行區(qū)域，并基于無人機(jī)參數(shù)確定所述飛行區(qū)域中的若干航點，根據(jù)所述航點生成初始航拍路徑；
10、基于所述飛行區(qū)域和所述初始航拍路徑完成避障處理得到避障路徑；
11、優(yōu)化所述避障路徑以生成最優(yōu)航拍路徑得到航拍路徑文件；所述最優(yōu)航拍路徑的路徑長度小于或等于所述避障路徑。
12、可選的，所述基于所述飛行區(qū)域和所述初始航拍路徑完成避障處理得到避障路徑，包括：
13、利用a星算法，并基于所述飛行區(qū)域和所述初始航拍路徑完成避障處理得到避障路徑。
14、可選的，所述優(yōu)化所述避障路徑以生成最優(yōu)航拍路徑得到航拍路徑文件，包括：
15、利用能量消耗模型和最短路徑計算模型優(yōu)化所述避障路徑以生成能源消耗和路徑滿足預(yù)設(shè)要求的最優(yōu)航拍路徑以得到航拍路徑文件；
16、相應(yīng)的，所述最短路徑計算模型為dijkstra算法；所述能量消耗模型為：；其中，表示能量消耗，表示飛行距離，表示飛行速度，表示飛行時間，表示常數(shù)。
17、可選的，所述基于所述橋梁仿真環(huán)境構(gòu)建空間模型，包括：
18、基于所述橋梁仿真環(huán)境構(gòu)建幾何模型；所述幾何模型包括利用幾何形狀表示的障礙物。
19、可選的，所述獲取基于初始橋梁圖像構(gòu)建的橋梁仿真環(huán)境，包括：
20、獲取基于虛擬游戲引擎對橋梁的參考三維模型進(jìn)行仿真后構(gòu)建的初始橋梁圖像對應(yīng)的橋梁仿真環(huán)境；所述參考三維模型為三維重建軟件基于所述初始橋梁圖像構(gòu)建的模型。
21、可選的，所述確定量化后數(shù)據(jù)與橋梁設(shè)計數(shù)據(jù)之間的豎向偏差之后，還包括：
22、若所述豎向偏差超出預(yù)設(shè)偏差值，則根據(jù)預(yù)設(shè)警報方式發(fā)出目標(biāo)警報；所述目標(biāo)警報包括超出所述預(yù)設(shè)偏差值的所述豎向偏差和所述豎向偏差對應(yīng)的位置信息。
23、第二方面，本申請公開了一種基于虛擬仿真與無人機(jī)自主飛行的橋梁線形測量裝置，應(yīng)用于橋梁線形測量系統(tǒng)，所述裝置包括：
24、第一獲取模塊，用于獲取基于初始橋梁圖像構(gòu)建的橋梁仿真環(huán)境；所述初始橋梁圖像為無人機(jī)基于無人機(jī)自主規(guī)劃的初始飛行路徑拍攝的橋梁圖像；
25、文件生成模塊，用于基于所述橋梁仿真環(huán)境生成最優(yōu)航拍路徑以得到航拍路徑文件；所述航拍路徑文件包含每個航點的經(jīng)緯度和高度信息；
26、第二獲取模塊，用于獲取無人機(jī)基于所述航拍路徑文件拍攝得到的目標(biāo)橋梁圖像，并基于所述目標(biāo)橋梁圖像生成橋梁的目標(biāo)三維模型；
27、測量模塊，用于利用平面擬合技術(shù)并根據(jù)所述目標(biāo)三維模型量化橋梁豎向起伏，并確定量化后數(shù)據(jù)與橋梁設(shè)計數(shù)據(jù)之間的豎向偏差。
28、第二方面，本申請公開了一種電子設(shè)備，包括：
29、存儲器，用于保存計算機(jī)程序；
30、處理器，用于執(zhí)行所述計算機(jī)程序，以實現(xiàn)前述公開的基于虛擬仿真與無人機(jī)自主飛行的橋梁線形測量方法。
31、第三方面，本申請公開了一種計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，用于保存計算機(jī)程序；其中，所述計算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)前述公開的基于虛擬仿真與無人機(jī)自主飛行的橋梁線形測量方法。
32、可見，本申請獲取基于初始橋梁圖像構(gòu)建的橋梁仿真環(huán)境；所述初始橋梁圖像為無人機(jī)基于所述初始飛行路徑拍攝的橋梁圖像；所述初始飛行路徑為無人機(jī)航線規(guī)劃系統(tǒng)基于無人機(jī)性能參數(shù)和原始橋梁結(jié)構(gòu)三維模型構(gòu)建初始飛行路徑；基于所述橋梁仿真環(huán)境生成最優(yōu)航拍路徑以得到航拍路徑文件；所述航拍路徑文件包含每個航點的經(jīng)緯度和高度信息；獲取無人機(jī)基于所述航拍路徑文件拍攝得到的目標(biāo)橋梁圖像，并基于所述目標(biāo)橋梁圖像生成橋梁的目標(biāo)三維模型；利用平面擬合技術(shù)并根據(jù)所述目標(biāo)三維模型量化橋梁豎向起伏，并確定量化后數(shù)據(jù)與橋梁設(shè)計數(shù)據(jù)之間的豎向偏差。本申請完全利用無人機(jī)進(jìn)行橋梁的觀察和圖像采集，不需要人工參與，也不需要傳統(tǒng)的橋梁線形測量設(shè)備，降低了測量危險和難度；另外，進(jìn)行兩次無人機(jī)的圖像采集，第一次用于路徑規(guī)劃，第二次用于橋梁測量，兩次采集提高圖像采集精度，進(jìn)一步提高橋梁測量精度。
1.一種基于虛擬仿真與無人機(jī)自主飛行的橋梁線形測量方法，其特征在于，應(yīng)用于橋梁線形測量系統(tǒng)，所述方法包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于虛擬仿真與無人機(jī)自主飛行的橋梁線形測量方法，其特征在于，所述基于所述橋梁仿真環(huán)境生成最優(yōu)航拍路徑以得到航拍路徑文件，包括：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于虛擬仿真與無人機(jī)自主飛行的橋梁線形測量方法，其特征在于，所述基于所述飛行區(qū)域和所述初始航拍路徑完成避障處理得到避障路徑，包括：
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于虛擬仿真與無人機(jī)自主飛行的橋梁線形測量方法，其特征在于，所述優(yōu)化所述避障路徑以生成最優(yōu)航拍路徑得到航拍路徑文件，包括：
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于虛擬仿真與無人機(jī)自主飛行的橋梁線形測量方法，其特征在于，所述基于所述橋梁仿真環(huán)境構(gòu)建空間模型，包括：
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于虛擬仿真與無人機(jī)自主飛行的橋梁線形測量方法，其特征在于，所述獲取基于初始橋梁圖像構(gòu)建的橋梁仿真環(huán)境，包括：
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6任一項所述的基于虛擬仿真與無人機(jī)自主飛行的橋梁線形測量方法，其特征在于，所述確定量化后數(shù)據(jù)與橋梁設(shè)計數(shù)據(jù)之間的豎向偏差之后，還包括：
8.一種基于虛擬仿真與無人機(jī)自主飛行的橋梁線形測量裝置，其特征在于，應(yīng)用于橋梁線形測量系統(tǒng)，所述裝置包括：
9.一種電子設(shè)備，其特征在于，包括：
10.一種計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，其特征在于，用于保存計算機(jī)程序；其中，所述計算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)如權(quán)利要求1至7任一項所述的基于虛擬仿真與無人機(jī)自主飛行的橋梁線形測量方法。